【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及焊接，尤其是一種免示教焊接軌跡規(guī)劃方法及焊接系統(tǒng)。
技術介紹
1、隨著工業(yè)生產的不斷發(fā)展，對焊接質量、效率和自動化程度的要求越來越高，傳統(tǒng)的焊接方法往往依賴技術人員現(xiàn)場操縱機器人進行人工示教來確定每條焊接位置，這種方式不僅效率低下，而且對技術人員的經驗和技能要求較高，因此，開發(fā)無需人工示教的焊接方法成為了行業(yè)的迫切需求，以提升焊接自動化程度和焊接效率，當前的技術方案在一定程度上滿足了焊接自動化的需求，通過設置焊接模板庫，提升了方法的適用性，能夠適應不同類型的工件，同時，利用數(shù)字模型確定工件的第一焊縫，提高了焊縫識別和提取的準確性、完整性，也使得焊縫與焊接模板的匹配更加便捷，然而，該技術方案在以下幾個方面仍存在不足；
2、當前現(xiàn)有的焊接技術方案雖在一定程度上提升了焊接自動化程度，但仍存在諸多不足，在故障排除與處理方面，缺乏有效的故障檢測和排除機制，焊接過程中出現(xiàn)的焊接設備故障、電氣故障、機械故障等可能導致焊接中斷，影響生產效率甚至損壞設備和工件，且對于焊接缺陷(氣孔、裂紋、未熔合等)和焊接參數(shù)異常(電流、電壓不穩(wěn)定)等常見問題缺乏處理措施，無法及時調整參數(shù)保證焊接質量，殘次品檢測與剔除方面，沒有完善的檢測機制，無法及時發(fā)現(xiàn)不合格產品，增加生產成本和質量風險，同時缺乏自動剔除裝置和方法，人工篩選剔除降低了生產效率和自動化程度，軌跡規(guī)劃方面，對于復雜形狀工件可能無法生成最優(yōu)軌跡，導致焊接效率低下和質量不穩(wěn)定，且缺乏動態(tài)規(guī)劃能力，不能根據(jù)工件變形和位置變化調整軌跡，影響準確性和可靠性，免示教相關方面，實際應用中
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術的目的在于提供一種免示教焊接軌跡規(guī)劃方法及焊接系統(tǒng)，以解決上述
技術介紹
中提出故障排除與處理方面缺有效機制，難應對常見問題；殘次品檢測與剔除缺完善機制和自動裝置；軌跡規(guī)劃對復雜工件欠佳且無動態(tài)調整能力；免示教方面需人工干預，缺自主學習適應能力的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術提供一種免示教焊接軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，包括如下步驟：
3、步驟一：視覺采集與處理，選擇分辨率為3000萬像素的工業(yè)相機，根據(jù)焊接工件尺寸和工作距離配置80mm-100mm的鏡頭焦距，設計光照強度為1500lux-2000lux的均勻照明系統(tǒng)，采用多角度led光源，角度設置在40°-50°之間，設置圖像采集頻率為80幀/秒-100幀/秒，對采集到的圖像進行灰度化處理后采用4x4-5x5的中值濾波窗口去除噪聲，再將圖像對比度調整為1.5倍-2.0倍，突出焊接區(qū)域特征，運用canny邊緣檢測算法提取焊接區(qū)域邊緣特征，設置低閾值為80-100，高閾值為180-220，同時采用角點檢測算法提取關鍵角點；
4、步驟二：免示教模塊數(shù)據(jù)準備，收集各種焊接場景下的圖像、傳感器數(shù)據(jù)及焊接工藝參數(shù)等信息，例如，集成力傳感器測量精度為±1n，溫度傳感器測量精度為±2℃，記錄焊接電流測量精度為±1a、電壓測量精度為±1v等參數(shù)，從收集的數(shù)據(jù)中提取關鍵特征，特征提取算法計算時間控制在80毫秒-120毫秒，利用神經網絡算法對特征進行訓練，建立焊接模式識別模型，訓練時間大約在2小時-4小時，模型準確率要求達到92％以上，根據(jù)訓練好的模型和實時數(shù)據(jù)做出智能適應決策，當工件位置變化在±5mm-8mm之間時，計算調整的焊接路徑和參數(shù)，決策時間在80毫秒-100毫秒之間，接收反饋信息對免示教系統(tǒng)進行調整和優(yōu)化，調整時間在120毫秒-150毫秒之間，提供人機交互接口，界面響應時間在120毫秒-150毫秒之間；
5、步驟三：軌跡規(guī)劃目標分析，分析焊接任務目標要求，直線焊縫長度在500mm-1000mm之間，生成直線軌跡誤差控制在±0.5mm以內；曲線焊縫曲率半徑在100mm-200mm之間，生成平滑曲線軌跡，曲率變化率控制在0.5度/mm-1度/mm之間，分析時間在1.5秒-2.5秒之間，根據(jù)目標分析結果和工件初始位置信息生成初始焊接路徑，簡單形狀焊縫采用直線插補算法，生成時間在1.5秒-2秒之間；復雜曲線焊縫使用樣條曲線擬合算法，生成時間在3秒-5秒之間，對初始路徑進行優(yōu)化，考慮焊接速度在8mm/s-12mm/s之間、機器人運動學約束和能耗等因素，采用遺傳算法優(yōu)化，優(yōu)化時間在8秒-12秒之間，目標是減少路徑長度10％-15％，在焊接過程中根據(jù)實時視覺反饋和傳感器數(shù)據(jù)動態(tài)調整焊接路徑，當檢測到工件變形在±3mm-5mm之間或焊接缺陷時及時調整，調整響應時間在0.8秒-1.2秒之間，將優(yōu)化后的路徑存儲起來以便下次調用，存儲容量可存儲數(shù)千條焊接路徑，調用時間在100毫秒-150毫秒之間，采用三維圖形界面可視化展示焊接路徑，界面刷新頻率在40幀/秒-60幀/秒之間；
6、步驟四：焊接執(zhí)行，根據(jù)焊接工藝和工件材料提供合適的焊接電流在100a-150a之間和電壓在25v-30v之間的焊接電源，電源具備穩(wěn)定輸出特性可調節(jié)參數(shù)，對于需要送絲的焊接工藝，焊槍精確控制送絲速度在5m/min-10m/min之間，通過機械裝置調整焊槍角度和位置確保焊接電弧穩(wěn)定作用在焊縫上，控制焊接設備運動，包括平移、旋轉等動作，位置精度可達±0.1mm，角度精度可達±0.1°；
7、步驟五：故障排除與處理，集成多種傳感器，如電流、電壓、溫度等傳感器，電流傳感器測量精度為±1a，電壓傳感器測量精度為±1v，溫度傳感器測量精度為±2℃，根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運行狀態(tài)診斷可能出現(xiàn)的故障，采用故障樹分析等算法，診斷時間在1秒-3秒之間，將診斷出的故障進行分類，針對不同類型故障制定處理策略，處理策略制定時間在1秒-2秒之間，執(zhí)行處理策略，處理響應時間在0.5秒-1秒之間，記錄故障發(fā)生的時間、類型、處理措施等信息進行分析；
8、步驟六：殘次品檢測與剔除，在焊接完成后，使用高分辨率相機采集焊接區(qū)域圖像，采用圖像處理算法分析圖像中的焊接質量特征，根據(jù)圖像分析結果和預設質量標準對焊接質量進行評估，評估的準確性要求達到90％以上，根據(jù)質量評估結果判斷焊接產品是否為殘次品，判定時間在500毫秒-1秒之間，當判定為殘次品時生成剔除信號，信號生成時間在100毫秒-200毫秒之間，接收剔除信號執(zhí)行剔除操作，剔除響應時間在500毫秒-1秒之間，記錄殘次品數(shù)量、類型、出現(xiàn)時間等信息進行統(tǒng)計分析。
9、進一步的，一種焊接系統(tǒng)，包括主控系統(tǒng)模塊、供電模塊、視覺采集處理模塊、免示教模塊、軌跡規(guī)劃模塊、焊接執(zhí)行模塊、故障排除處理模塊和殘次品檢測剔除模塊，所述供電模塊和主控系統(tǒng)模塊、視覺采集處理模塊、免示教模塊、軌跡規(guī)劃模塊、焊接執(zhí)行模塊、故障排除處理模塊和殘次品檢測剔除模塊電性連接；
10、所述主控系統(tǒng)模塊包括主控單元、人機交互單元和通信單元，所述人機交互單元通過通信單元和主控單元信本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種免示教焊接軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.一種焊接系統(tǒng)，其特征在于，采用權利要求1所述的一種免示教焊接軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，包括主控系統(tǒng)模塊、供電模塊、視覺采集處理模塊、免示教模塊、軌跡規(guī)劃模塊、焊接執(zhí)行模塊、故障排除處理模塊和殘次品檢測剔除模塊，所述供電模塊和主控系統(tǒng)模塊、視覺采集處理模塊、免示教模塊、軌跡規(guī)劃模塊、焊接執(zhí)行模塊、故障排除處理模塊和殘次品檢測剔除模塊電性連接；
3.根據(jù)權利要求1所述的一種焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述視覺采集處理模塊包括相機配置單元、照明單元、圖像采集單元、圖像預處理單元和特征分析單元，所述配置單元、照明單元、圖像采集單元、圖像預處理單元和特征分析單元通過通信單元和主控單元信號連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述免示教模塊包括數(shù)據(jù)采集單元、特征提取單元、模型訓練單元和智能適應決策單元，所述數(shù)據(jù)采集單元、特征提取單元、模型訓練單元和智能適應決策單元通過通信單元和主控單元信號連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述免示教模塊還包括反
6.根據(jù)權利要求1所述的一種焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述軌跡規(guī)劃模塊包括目標分析單元、初始路徑生成單元、路徑優(yōu)化單元和動態(tài)調整單元，所述目標分析單元、初始路徑生成單元、路徑優(yōu)化單元和動態(tài)調整單元通過通信單元和主控單元信號連接。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述軌跡規(guī)劃模塊還包括路徑存儲調用單元和可視化展示單元，所述路徑存儲調用單元和可視化展示單元通過通信單元和主控單元信號連接。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述焊接執(zhí)行模塊包括焊接電源單元、焊槍及送絲單元和焊接運動單元，所述焊接電源單元、焊槍及送絲單元和焊接運動單元通過通信單元和主控單元信號連接。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述故障排除處理模塊包括傳感器監(jiān)測單元、故障診斷單元、故障分類單元、處理策略制定單元、故障處理執(zhí)行單元和故障記錄分析單元，所述傳感器監(jiān)測單元、故障診斷單元、故障分類單元、處理策略制定單元、故障處理執(zhí)行單元和故障記錄分析單元通過通信單元和主控單元信號連接。
10.根據(jù)權利要求1所述的一種焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述殘次品檢測剔除模塊包括圖像采集分析單元、質量評估單元、監(jiān)測反饋模塊、焊接參數(shù)監(jiān)測單元、質量監(jiān)測單元、反饋控制單元、殘次品判定單元、剔除信號生成單元、剔除執(zhí)行單元和數(shù)據(jù)記錄統(tǒng)計單元，所述圖像采集分析單元、質量評估單元、監(jiān)測反饋模塊、焊接參數(shù)監(jiān)測單元、質量監(jiān)測單元、反饋控制單元、殘次品判定單元、剔除信號生成單元、剔除執(zhí)行單元和數(shù)據(jù)記錄統(tǒng)計單元通過通信單元和主控單元信號連接。
...【技術特征摘要】
1.一種免示教焊接軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.一種焊接系統(tǒng)，其特征在于，采用權利要求1所述的一種免示教焊接軌跡規(guī)劃方法，其特征在于，包括主控系統(tǒng)模塊、供電模塊、視覺采集處理模塊、免示教模塊、軌跡規(guī)劃模塊、焊接執(zhí)行模塊、故障排除處理模塊和殘次品檢測剔除模塊，所述供電模塊和主控系統(tǒng)模塊、視覺采集處理模塊、免示教模塊、軌跡規(guī)劃模塊、焊接執(zhí)行模塊、故障排除處理模塊和殘次品檢測剔除模塊電性連接；
3.根據(jù)權利要求1所述的一種焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述視覺采集處理模塊包括相機配置單元、照明單元、圖像采集單元、圖像預處理單元和特征分析單元，所述配置單元、照明單元、圖像采集單元、圖像預處理單元和特征分析單元通過通信單元和主控單元信號連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述免示教模塊包括數(shù)據(jù)采集單元、特征提取單元、模型訓練單元和智能適應決策單元，所述數(shù)據(jù)采集單元、特征提取單元、模型訓練單元和智能適應決策單元通過通信單元和主控單元信號連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述免示教模塊還包括反饋調整單元和人機交互接口單元，所述反饋調整單元和人機交互接口單元通過通信單元和主控單元信號連接。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述軌跡規(guī)劃模塊包括目標分析單元、初始路徑生成單元、路徑優(yōu)化單元和動態(tài)調整單元，所述目標...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：石運偉，魏立凱，張允，曹宇，
申請(專利權)人：山東思創(chuàng)機器人科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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